Nutrition Research Reviews

Hệ sinh thái vi sinh vật trong ruột người đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe. Một loạt các bệnh, bao gồm tiêu chảy, rối loạn viêm đường tiêu hóa, chẳng hạn như viêm ruột hoại tử (NEC) ở trẻ sơ sinh, và béo phì đều liên quan đến thành phần vi sinh vật và hoạt động chuyển hóa. Do đó, nghiên cứu về các chiến lược chế độ ăn có thể ảnh hưởng đến thành phần và hoạt động của vi sinh vật, cả phòng ngừa và điều trị, đang được thực hiện. Sự quan tâm đã tập trung vào prebiotic và probiotic, những tác nhân kích thích sản xuất các chuyển hóa vi khuẩn có lợi trong ruột như butyrate, và có tác động tích cực đến thành phần vi sinh vật. Tính phù hợp của mô hình động vật để nghiên cứu các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống là một mối quan tâm lớn. Sự tương đồng sinh lý giữa con người và lợn về các quá trình tiêu hóa và chuyển hóa liên quan đặt lợn ở vị trí ưu việt hơn các mô hình động vật không phải linh trưởng khác. Hơn nữa, lợn là một loài động vật ăn tạp có kích thước tương đương với con người với nhu cầu dinh dưỡng tương tự, và cho thấy sự tương đồng với hệ sinh thái vi sinh vật ruột ở người. Bên cạnh đó, lợn đã được sử dụng như một mô hình để đánh giá các tương tác giữa microbiota và sức khỏe, vì lợn xuất hiện các hội chứng tương tự như con người, chẳng hạn như NEC và một phần tiêu chảy sau cai sữa. Ngược lại, khi sử dụng mô hình gặm nhấm để nghiên cứu các tương tác giữa chế độ ăn uống – microbiota – sức khỏe, cần phải xem xét sự khác biệt giữa gặm nhấm và con người. Ví dụ, các nghiên cứu với chuột và các đối tượng con người để đánh giá các mối quan hệ có thể giữa thành phần và hoạt động chuyển hóa của microbiota đường ruột và sự phát triển của béo phì đã cho thấy sự không đồng nhất trong kết quả giữa các nghiên cứu. Bài tổng quan này trình bày những sự tương đồng và khác biệt trong hệ sinh thái vi sinh vật ruột giữa con người và lợn, xem xét lợn như một mô hình động vật tiềm năng, liên quan đến các tác động sức khỏe có thể xảy ra.

Sự điều hòa tăng trưởng chiều cao do ảnh hưởng của dinh dưỡng và viêm nhiễm được xem xét trong bối cảnh quá trình tạo xương vùng sụn tăng trưởng, nhằm hiểu rõ hơn về tình trạng thấp còi ở trẻ em. Tăng trưởng chiều cao được kiểm soát bởi các cơ chế tín hiệu phân tử phức tạp phụ thuộc vào di truyền, sinh lý và dinh dưỡng thông qua các yếu tố nhịn cơ thể/hệ nội tiết/tự tiết, có thể bao gồm cả sự đủ giấc ngủ thông qua ảnh hưởng của nó đến sự tiết hormone tăng trưởng. Viêm nhiễm, đi kèm với hầu hết các bệnh nhiễm trùng và rối loạn tiêu hóa môi trường, cản trở quá trình tạo xương vùng sụn thông qua tác động của các chất trung gian bao gồm cytokine viêm, hệ thống activin A-follistatin, glucocorticoid và yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 21 (FGF21). Trong các mô hình động vật, tăng trưởng chiều cao đặc biệt nhạy cảm với protein dinh dưỡng cũng như lượng Zn, tác động thông qua insulin, yếu tố tăng trưởng giống insulin-1 (IGF-1) và các protein gắn kết của nó, triiodothyronine, axit amin và Zn²⁺ để kích thích tổng hợp protein và proteoglycan vùng sụn tăng trưởng cũng như tiến trình chu kỳ tế bào, các hoạt động này bị chặn bởi corticosteroid và cytokine viêm. Các nghiên cứu quan sát trên con người chỉ ra rằng tình trạng thấp còi có liên quan đến chế độ ăn uống thiếu dinh dưỡng, chủ yếu là chế độ ăn dựa trên thực vật. Các nghiên cứu can thiệp cung cấp một số hỗ trợ cho các sự thiếu hụt về năng lượng, protein, Zn và i-ốt cũng như cho sự thiếu hụt nhiều vi chất, ít nhất là trong thai kỳ. Trong các thực phẩm nguồn động vật, chỉ có sữa được chỉ ra đặc biệt và thường xuyên có ảnh hưởng quan trọng đến tăng trưởng chiều cao ở cả trẻ em thiếu dinh dưỡng và đủ dinh dưỡng. Tuy nhiên, viêm nhiễm do nhiễm trùng, rối loạn tiêu hóa môi trường, có thể phổ biến khi không có nước sạch, vệ sinh và vệ sinh đầy đủ (WASH), và viêm nội sinh liên quan đến thừa mỡ, trong mỗi trường hợp này, góp phần vào tình trạng thấp còi và có thể giải thích tại sao các can thiệp dinh dưỡng thường không thành công. Các can thiệp hiện tại nhằm giảm tình trạng thấp còi đang tập trung vào WASH cũng như dinh dưỡng.

Kể từ khi phát hiện TNF-α và leptin như những sản phẩm tiết ra từ tế bào mỡ vào đầu những năm 1990, nghiên cứu về béo phì đã tập trung vào vai trò chức năng mới của mô mỡ như một cơ quan nội tiết hoạt động. Nhiều peptide viêm khác đã được liên kết với tình trạng béo phì, qua đó đặc trưng hóa béo phì như một trạng thái viêm hệ thống thấp độ, hay ‘viêm chuyển hóa’ có thể liên kết béo phì với các bệnh đồng phát. Mục tiêu của bài tổng quan này là xem xét tác động của việc giảm cân đối với viêm nhiễm ở các quần thể thừa cân và béo phì, nhưng vẫn khỏe mạnh. Các nghiên cứu được phân loại rộng rãi thành bốn loại (chế độ ăn kiêng, hoạt động thể chất, chế độ ăn kiêng và hoạt động thể chất kết hợp, và can thiệp phẫu thuật) và được thảo luận dựa trên phương pháp giảm cân. Tất cả các nghiên cứu đã đo ít nhất một dấu hiệu viêm nhiễm liên quan đến béo phì (ORIM). Kết quả tổng quan từ bài tổng quan này cho thấy rằng việc giảm cân thực sự cải thiện tình trạng viêm nhiễm về cả dấu hiệu viêm (protein phản ứng C, TNF-α, IL-6 và leptin) và dấu hiệu chống viêm (adiponectin). Trong đó, sự cải thiện lớn nhất về ORIM được quan sát trong các nghiên cứu đạt được mức giảm cân ít nhất 10%. Tuy nhiên, một số vấn đề về phương pháp đã được xác định là những hạn chế tiềm ẩn trong tài liệu, bao gồm giới tính và độ tuổi của đối tượng, kích thước mẫu, thời gian nghiên cứu và việc đánh giá thành phần cơ thể. Kết luận, mặc dù một khoảng thời gian giảm cân per se có khả năng đảo ngược hồ sơ viêm nhiễm không thuận lợi ở trạng thái béo phì, cần nhiều nghiên cứu hơn để xác định thời gian cần thiết, trong đó trọng lượng giảm được duy trì, nhằm hưởng lợi từ tình trạng viêm nhiễm cải thiện lâu dài.

Probiotic thường được định nghĩa là các sản phẩm chứa vi sinh vật không gây bệnh có khả năng mang lại lợi ích cho sức khỏe của vật chủ. Có những tác động cụ thể của probiotics đối với đường tiêu hóa như giảm thiểu bệnh viêm ruột, giảm tiêu chảy cấp ở trẻ em, ức chế Salmonella và Helicobacter pylori, loại bỏ cholesterol, tiết ra enzyme và bacteriocin, và điều chỉnh miễn dịch. Tuy nhiên, nhiều tác động thu được từ tế bào sống của probiotics cũng đạt được từ các quần thể tế bào chết. Tế bào bị giết bằng nhiệt của Enterococcus faecalis kích thích hệ miễn dịch đường tiêu hóa ở gà con. Bifidobacteria chết làm tăng sản xuất TNF-α một cách đáng kể. Việc cho ăn tế bào chết của E. faecalis cho những chú chó khỏe mạnh làm tăng tế bào thực bào trung tính. Nghịch lý probiotic là cả tế bào sống và chết trong các sản phẩm probiotic đều có thể tạo ra những phản ứng sinh học có lợi. Hành động của probiotics có thể là kép. Tế bào probiotic sống ảnh hưởng đến cả hệ vi sinh vật đường tiêu hóa và phản ứng miễn dịch, trong khi các thành phần của tế bào chết có tác dụng phản ứng kháng viêm trong ống tiêu hóa. Điều này tương tự như một cơ chế hành động được đề xuất của các chất thúc đẩy tăng trưởng kháng khuẩn trong sản xuất động vật. Điều này có một số ý nghĩa cho việc sản xuất và ứng dụng probiotics, vì sẽ rất khó để đánh giá tỷ lệ giữa tế bào sống và chết trong một văn hóa probiotic. Số lượng tế bào chết khác nhau có thể góp phần vào sự biến đổi trong phản ứng thường thấy với những nền văn hóa probiotic sống. Tuy nhiên, việc sử dụng probiotics chết như một chất điều chỉnh phản ứng sinh học có nhiều lợi thế hấp dẫn; các sản phẩm như vậy sẽ rất an toàn và có thời gian sử dụng lâu dài.

Sự bài tiết một lượng lớn P trong nước thải từ các đơn vị chăn nuôi lợn và gia cầm quy mô lớn cho thấy sự sẵn có kém của P liên kết với phytate trong các thành phần thức ăn có nguồn gốc thực vật. Vấn đề môi trường này đã thúc đẩy sự phát triển và chấp nhận của các enzym phytase vi sinh vật trong chế độ ăn cho động vật có dạ dày đơn. Việc giới thiệu chúng đã dẫn đến sự nhận thức ngày càng tăng rằng phytate có thể có tác động bất lợi đến việc sử dụng protein ngoài P. Do đó, sự quan trọng dinh dưỡng của các tương tác protein–phytate đối với lợn và gia cầm được xem xét trong bài đánh giá hiện tại. Vì hiểu biết hiện nay về các tác động của các tương tác protein–phytate chủ yếu đến từ các phản ứng thu được với phytase bổ sung, tài liệu về ảnh hưởng của phytase vi sinh vật đến tính khả dụng và sử dụng axit amino được tổng hợp, sau đó là thảo luận về các cơ chế có khả năng gây ra các tác động tiêu cực của phytate. Tuy nhiên, lý do cho các phản ứng của protein đối với phytase bổ sung vẫn chủ yếu mang tính chất suy đoán và có thể có nhiều cơ chế hoạt động tham gia. Có thể rằng sự giải phóng protein từ các phức hợp protein–phytate diễn ra tự nhiên trong các thành phần thức ăn, sự ngăn chặn hình thành các phức hợp protein–phytate nhị phân và tam diện trong ruột, sự giảm nhẹ tác động tiêu cực của phytate lên các enzym tiêu hóa và sự giảm thiểu mất mát axit amino nội sinh đều là những yếu tố góp phần. Sự hiểu biết tốt hơn về các cơ chế tương tác protein–phytate và các cơ chế hoạt động của các enzym phytase ngoại sinh là điều rõ ràng là cần thiết. Các nghiên cứu cũng cần thiết để xác định và định lượng các yếu tố góp phần vào các phản ứng axit amino biến thiên đối với phytase bổ sung. Có vẻ như độ hòa tan tương đối của các muối phytate và protein từ các thành phần thức ăn khác nhau và các tác động của chúng đến mức độ hình thành phức hợp protein–phytate, kết hợp với sự dao động về hiệu quả của phytase trong các bối cảnh chế độ ăn khác nhau, có thể là những yếu tố chính chịu trách nhiệm.

Các chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống như vitamin E và vitamin C rất quan trọng để duy trì sức khỏe tối ưu. Hiện nay, có nhiều mối quan tâm đến các sản phẩm polyphenol của con đường phenylpropanoid thực vật do chúng có hoạt tính chống oxy hóa đáng kể in vitro và phổ biến trong chế độ ăn uống của chúng ta. Các nguồn giàu bao gồm trà, rượu, trái cây và rau củ mặc dù mức độ bị ảnh hưởng bởi loài, ánh sáng, mức độ chín, chế biến và bảo quản. Điều này làm phức tạp việc lập cơ sở dữ liệu để ước lượng lượng tiêu thụ dinh dưỡng. Đến nay, hầu hết các nghiên cứu đã tập trung vào flavonoid, một thuật ngữ chung bao gồm chalcon, flavone, flavanone, flavanol và anthocyanin. Có rất ít bằng chứng dịch tễ thuyết phục cho thấy lượng tiêu thụ polyphenol có mối quan hệ ngược với tỷ lệ mắc ung thư, trong khi một số nghiên cứu cho thấy lượng tiêu thụ flavonoid cao có thể bảo vệ chống lại bệnh tim vành (CHD). Ngược lại, nhiều mô hình nuôi cấy tế bào và động vật chỉ ra hoạt tính chống ung thư mạnh mẽ của một số polyphenol thông qua một loạt các cơ chế, bao gồm hoạt tính chống oxy hóa, điều hòa enzyme, biểu hiện gen, apoptosis, tăng cường giao tiếp qua giao diện nối gap và hoạt hóa P-glycoprotein. Các tác dụng bảo vệ có thể chống lại bệnh tim mạch có thể là do khả năng của một số polyphenol trong việc ngăn chặn quá trình oxy hóa LDL thành dạng atherogenic, mặc dù cũng có báo cáo về hoạt tính chống kết tập tiểu cầu và đặc tính giãn mạch. Tuy nhiên, một số polyphenol có thể độc hại đối với tế bào động vật có vú. Do đó, cho đến khi biết thêm về khả năng sinh khả dụng, chuyển hóa và vị trí nội bào của chúng, việc tăng cường tiêu thụ polyphenol thông qua thực phẩm bổ sung hoặc tăng cường thực phẩm có thể là không khôn ngoan.

Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ rõ rằng ngũ cốc nguyên hạt có thể bảo vệ chống lại béo phì, tiểu đường, bệnh tim mạch và ung thư. Các tác động cụ thể của cấu trúc thực phẩm (tăng cảm giác no, giảm thời gian vận chuyển và phản ứng đường huyết), chất xơ (cải thiện khối lượng phân và cảm giác no, độ nhớt và sản xuất SCFA, và/hoặc giảm phản ứng đường huyết) và Mg (cân bằng đường huyết tốt hơn thông qua việc tăng tiết insulin), cùng với các đặc tính chống oxy hóa và chống ung thư của nhiều hợp chất sinh học, đặc biệt là những hợp chất trong cám và mầm (khoáng chất, vi lượng, vitamin, carotenoid, polyphenol và alkylresorcinol), hiện nay đã được công nhận là những cơ chế chính trong sự bảo vệ này. Những phát hiện gần đây, danh sách đầy đủ các hợp chất sinh học có trong lúa mì nguyên hạt, hàm lượng của chúng trong các phần nguyên hạt, cám và mầm, cùng với khả năng sinh khả dụng ước tính của chúng, đã dẫn đến những giả thuyết mới. Việc tham gia của polyphenol trong tín hiệu tế bào và điều tiết gene, cùng với các hợp chất chứa lưu huỳnh, lignin và axit phytic, cần được xem xét trong bảo vệ chống oxy hóa. Lúa mì nguyên hạt cũng là một nguồn phong phú các tác nhân methyl và lipotropic (methionine, betaine, choline, inositol và folate) có thể tham gia vào bảo vệ tim mạch và/hoặc gan, chuyển hóa lipid và methyl hóa DNA. Các tác động bảo vệ tiềm năng của các axit phenolic gắn kết bên trong đại tràng, của vitamin nhóm B đối với hệ thần kinh và sức khỏe tâm thần, của oligosaccharides như prebiotic, của các hợp chất liên quan đến sức khỏe xương, và của các hợp chất khác như axit α-linolenic, policosanol, melatonin, phytosterol và para-aminobenzoic cũng xứng đáng để được nghiên cứu sâu hơn. Cuối cùng, các lợi ích của dinh dưỡng học để nghiên cứu các tác động sinh lý phức tạp của ‘gói ngũ cốc nguyên hạt’ và những cách hứa hẹn nhất để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của các sản phẩm ngũ cốc cũng được thảo luận.

Prebiotics là các thành phần thực phẩm không thể tiêu hóa (bởi vật chủ) có tác dụng tích cực thông qua quá trình chuyển hóa chọn lọc của chúng trong ống tiêu hóa. Điểm mấu chốt ở đây là tính đặc hiệu của những thay đổi vi sinh vật. Bài báo này xem xét khái niệm về prebiotics dựa trên ba tiêu chí: (a) khả năng chống lại tính axit dạ dày, thủy phân bởi các enzyme ở động vật có vú và sự hấp thụ ở đường tiêu hóa; (b) sự lên men bởi vi sinh vật đường ruột; (c) kích thích chọn lọc sự phát triển và/hoặc hoạt động của các loại vi khuẩn đường ruột có liên quan đến sức khỏe và sự an lành. Kết luận cho thấy prebiotics hiện tại đáp ứng ba tiêu chí này bao gồm fructo-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides và lactulose, mặc dù vẫn còn tiềm năng với một số carbohydrate chế độ ăn khác. Với sự đa dạng của các loại thực phẩm có thể được bổ sung prebiotics, khả năng của chúng trong việc tạo ra sự thay đổi vi sinh vật tích cực và các khía cạnh sức khỏe có thể thu được, điều quan trọng là phải sử dụng các công nghệ vững chắc để kiểm tra tính năng. Điều này sẽ bao gồm cách tiếp cận dựa trên phân tử để xác định sự thay đổi của vi sinh vật. Việc sử dụng prebiotics trong tương lai có thể cho phép những thay đổi ở cấp độ loài trong hệ vi sinh vật, mở rộng ra các giống vi khuẩn khác ngoài bifidobacteria và lactobacilli, và cho phép sử dụng ưu tiên ở những khu vực trên cơ thể có nguy cơ mắc bệnh.

CVD affect a large proportion of the world’s population, with dyslipidaemia as the major risk factor. The regular consumption of both probiotic bacteria and yeast has been associated with improvement in the serum lipid profile. Thus, the present review aims to describe and discuss the potential mechanisms responsible for the hypocholesterolaemic effect of regular consumption of probiotic bacteria and yeast. Regarding the hypocholesterolaemic effect of probiotic bacteria, the potential mechanisms responsible include: deconjugation of bile salts; modulation of lipid metabolism; and decreased absorption of intestinal cholesterol through co-precipitation of intestinal cholesterol with the deconjugated bile salts, incorporation and assimilation of cholesterol in the cell membrane of the probiotics, intestinal conversion of cholesterol in coprostanol, and inhibition of the expression of the intestinal cholesterol transporter Niemann–Pick C1 like 1 (NPC1L1) in the enterocytes. The potential mechanisms responsible for the hypocholesterolaemic effect of probiotic yeasts include: deconjugation of bile salts; co-precipitation of intestinal cholesterol with the deconjugated bile salts; incorporation and assimilation of cholesterol in the cell membrane; and inhibition of hepatic cholesterol synthesis. The regular consumption of probiotic bacteria and yeast, as a non-pharmaceutical approach to help manage cardiovascular risk, holds promise, according to the beneficial hypocholesterolaemic effects described herein. However, the hypocholesterolaemic effects vary according to the strains used, the physiological state of the host, and the type of diet to which the probiotics are added. Further studies are necessary to fill the gaps with regard to the knowledge related to this topic.